专利名称：一种粉粒农业物料水分测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种粉粒农业物料水分测量仪，特别是一种粉粒农业物料水分测 量仪，属于传感器检测技术领域。
背景技术：
粉粒农业物料水分测量技术是保证物料保存质量、精确确定加工工艺、节能增效 等方面必不可少的技术环节。而粉粒农业物料水分传感器和测量仪器则是实现成品品质保 障的重要技术手段。已有的混合料水分检测方法可以实现对烧结混合料水分进行测量。但实际生产 中，粉粒农业物料水分测量的技术还有待研发。可用于粉粒农业物料水分测量的方法有 直接法和间接法两大类，具体实现方法千差万别，热干燥法、快速失重法、中子测定法、电测 法、红外线水分测量方法都是粉粒农业物料水分测量技术中常用的方法。其应用较多的主 要是电测法，电测法又分为电导式和电容式两种。其主要原理是通过湿度传感器测量出电 导率、介电常数等与水分有关的物理量，经转换求出物料的水分值。粉粒农业物料的粒径、吸湿性、分散度、休止角等特性影响到测量精度和准确度， 同时损害测量仪器。而电导式测量法为接触式测量，且当物料含水量很低时，电阻很大，这 就会导致测量电路复杂化，并易受外来噪声和漏阻的影响。
发明内容本实用新型的目的是提供一种粉粒农业物料水分测量仪，该水分测量仪结构简 单、成本低、操作方便、精度高、且测量速度快。本实用新型的目的是这样实现的，这种粉粒农业物料水分测量仪包括高频信号 源、传输线等效网络电路、传感器探头、检波电路、差动放大电路T和微控制单元，所述传输 线等效网络电路的一端连接高频信号源，另一端连接所述传感器探头，所述传感器探头，插 入待测粉粒农业物料中，用于在接收所述高频信号后，在其始端和末端进行反射，分别产生 两路高频反射信号；所述两个检波电路分别连接在传输线等效网络电路的两端，用于对所 述传感器探头产生的两路高频反射信号进行检波和采样，得到采样后的两路高频反射信 号；所述差动放大电路与所述检波电路的输出端相连；微控制单元，与所述高频检测电路 连接，用于根据采样后的两路高频反射信号得到粉粒农业物料水分含水量。根据本实用新型所述的粉粒农业物料水分测量仪，其特点在于所述传感器探头为 同心圆柱型，便于插入粉粒农业物料中，且有效减小了边缘效应的影响。在所述的粉粒农业物料水分测量仪中的检波电路包括延时电路，由微控制单元 控制输出固定延时信号；滤波电路，用于对传输线等效网络电路上叠加后的两路高频信号 进行滤波，滤除掉不需要的成分或噪声；采样保持电路，在所述延时电路产生固定延时信号 的同时，对滤波后的两路高频信号进行采样，得到满足要求的两路高频信号。在本实用新型所述的粉粒农业物料水分测量仪中，有连接在所述检波电路和微控制单元之间的A/D转换电路，所述A/D转换电路将采样后的两路高频反射信号进行模/数 转换后，发送到所述微控制单元。这种粉粒农业物料水分测量仪，其还包括与所述微控制单元连接的数据显示电路。在本实用新型所述的粉粒农业物料水分测量仪中，所述微控制单元的数码管用于 显示粉粒农业物料的水分值。在本实用新型所述的粉粒农业物料水分测量仪中，与所述微控制单元连接的数据 传输电路，用于接收所述微控制单元发送的数据，并将所述数据传输到与该数据传输电路 连接的设备。采用电容式湿度传感器探头测量水分含量的原理是基于粉粒农业物料的相对介 电常数远远小于水。对于粉粒农业物料而言，它的相对介电常数在常温为1.8-2. 2，而水在 16. 3°C时，其介电常数高达81. 5，在其他温度下也在80左右。粉粒农业物料含水量的多少 直接影响其介电常数的变化，这样就可以以粉粒农业物料做成电容器的极板间介质，当电 容器的极板面积、板间距离为定值时，通过测量该电容其的电容值变化即可测出粉粒农业 物料的相对介电常数ε值，从而可求得被测粉粒农业物料的含水量。本实用新型所述的粉 粒农业物料水分测量仪结构简单、成本低、操作方便、精度高、且测量速度快。可广泛应用于 需测量粉粒农业物料水分参数的领域。
图1为本实用新型的电路原理图；图2为本实用新型的简化物理电路图；图3为本实用新型的传输线等效网络电路.
具体实施方式
图1中，本实用新型由粉粒农业物料1、高频信号源2、传感器探头3、传输线等效网 络电路4、两个检波电路5、差动放大电路6、A/D转换电路7、微控制单元8组成。其中高频 信号源2提供150MHZ的高频信号，此信号通过传输线等效网络4输送给传感器探头3，传 感器探头插入粉粒农业物料1中，高频信号源2在粉粒农业物料周围反射产生电磁场，一部 分的电磁波继续通过传输线等效网络电路4反射回来。传输线等效网络电路4上反射回来 的电磁波经过两个检波电路5将高频信号转换为直流信号，输入给差动放大电路6，由差动 放大电路6产生一个直流电压信号，此直流电压信号经过传输线传输至A/D转换电路7，A/ D转换电路7将直流电压信号转换成数字信号传递至微控制单元8，在微控制单元8中的数 码管上显示出粉粒农业物料的水分值。图2中，高频信号源给传感器探头提供一个高频信号，经过NE555时基电路进行延 时、滤波和采样保持后，由传输线将信号输送至差动放大电路，再经A/D转换成数字信号显 示在微控制单元中的数码管上。图3中，L、C、R为等效传输线参数，Rl和R2分别为两条传输线上的负载电阻，Cl 为传输线的输入电容，C2为传输线的输出电容，即输出负载。C的取值主要是根据传感器探 头类型和外部结构决定。
权利要求1.一种粉粒农业物料水分测量仪，包括高频信号源O)、传输线等效网络电路、传 感器探头(3)、检波电路(5)、差动放大电路(6)、微控制单元(8)和A/D转换电路(7)，其特 征在于所述传输线等效网络电路(4)的一端连接高频信号源O)，另一端连接所述传感器 探头(3)；所述两个检波电路( 分别连接在传输线等效网络电路(4)的两端；所述差动放 大电路(6)与所述检波电路( 的输出端相连；微控制单元(8)与所述高频检测电路连接。
2.根据权利要求1所述的粉粒农业物料水分测量仪，其特征在于所述检波电路(5) 由延时电路、滤波电路、采样保持电路组成。
3.根据权利要求1所述的粉粒农业物料水分测量仪，其特征在于所述传感器探头(3) 为同心圆柱型。
4.根据权利要求1、2或3所述的粉粒农业物料水分测量仪，其特征在于测量仪还包 括与所述微控制单元(8)连接的数据显示电路。
专利摘要本实用新型公开了一种粉粒农业物料水分测量仪。粉粒农业物料水分测量仪，它由粉粒农业物料、高频信号源、传感器探头、传输线等效网络电路、传感器探头、检波电路、差动放大电路、A/D转换电路和微控制单元依次连接组成，传感器探头一端插入粉粒农业物料中，另一端用于在接收所述高频信号后在其始端和末端进行反射，分别产生两路高频反射信号。水分测量粉粒农业物料水分时，由传感器探头采集的粉粒农业物料两路高频反射信号通过传输线等效网络电路传递到检波电路、A/D转换电路、放大电路，最终通过控制单元进行数据信号处理并显示。本实用新型检测仪结构简单、成本较低、操作方便、精度高、且测量速度快、精度高。可应用于需对粉粒农业物料水分参数进行测量的领域。
文档编号G01N22/04GK201885979SQ20102062186
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者张梦珠, 戈振扬 申请人:昆明理工大学